Diagram Alir TITIK BAKAR DAN TITIK NYALA

3.5 Diagram Alir

Diagram alir penelitian dapat dilihat pada gambar di bawah ini D Hasil Diulangi Pembuatan Sampel Dengan Orientasi Serat 45° dan 90° Diuji sifat fisis, mekanis termal, dan SEM Dilakukan uji homogenitas dengan SEM Pasir Aspal  dicuci  dikeringkan dibawah sinar matarari  disaring Pasir Halus Aspal Cair  dipanaskan pada suhu 60 o C  aduk sampai rata  didinginkan hingga mencapai suhu ruang Campuran Komposit Polipropilen Direflux dan Dihaluskan  diaduk sampai rata  dituang kedalam cetakan  serat nanas disusun ditengah lurus dan satu arah  dipres menggunakan Hot Press selama 30 menit  didinginkan pada suhu ruang selama 24 jam  dilepas dari cetakan Genteng Komposit  dipotong sesuai ukuran spesimen Uji Kerapatan Daya Serap Air Uji Tarik Uji Lentur Uji Impak Uji Nyala Pengambilan Komposisi Universitas Sumatera Utara 64

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 SIFAT FISIS 4.1.1 Kerapatan Massa jenis atau kerapatan zat merupakan karakteristik mendasar yang dimiliki zat. Kerapatan suatu zat merupakan perbandingan massa dan volume zat itu, sehingga nilai kerapatan dapat diukur melalui pengukuran massa dan volumenya. Namun, nilai kerapatan tidak bergantung pada massa zat maupun volumenya. Data hasil pengujian kerapatan genteng komposit polimer dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.6, hasil pengujian dan perhitungan kerapatan selengkapnya disajikan pada Lampiran 1 dan nilai kerapatan rata-rata dapat dilihat dalam Tabel 4.1 berikut ini. Tabel 4.1 Nilai Kerapatan Rata-rata No mor Sampel Persentase Berat Aspal : Polipropilen : Pasir : Serat Nanas Rata-rata Kerapatan grcm 3 Rata-rata Kerapatan kgm 3 1 10 : 10 : 80 : 0 1,87 1870 2 10 : 10 : 79 : 1 1,87 1870 3 10 : 10 : 78: 2 1,86 1860 4 10 : 10 : 77 : 3 1,86 1860 5 10 : 10 : 76 : 4 1,85 1850 6 10 : 10 : 75 : 5 1,84 1840 Universitas Sumatera Utara Berdasarkan Tabel 4.1 di atas dapat dilihat bahwa nilai kerapatan yang terendah didapat pada sampel 6 dengan komposisi serat 5 yaitu sebesar 1,84 grcm 3 , sedangkan nilai kerapatan tertinggi didapat pada sampel 1 dan 2 yaitu sebesar 1,87 grcm 3 . Gambar 4.1 Grafik Kerapatan-Komposisi Pasir:Serat Dari Gambar 4.1 terlihat bahwa penambahan serat nanas sebagai pengisi cenderung menurunkan kerapatan bahan. Hal ini disebabkan karena serat nanas memiliki rongga-rongga yang menyimpan air. Ketika serat dalam keadaan kering maka rongga-rongga iniu menjadi kosong sehingga mengurangi kerapatan partikel penyusun. Kerapatan yang paling rendah pada sampel 6, hal ini disebabkan jumlah serat yang digunakan sudah melebihi batas maksimal, sehingga tidak terikat lagi oleh matrik sehingga banyak serat yang terlepas dan terjadinya banyak lubang baik dipermukaan material maupun yang terbentuk di dalamnya. Dari hasil penelitian dapat dikatakan bahwa penambahan serat nanas dalam batas ukuran tertentu dapat memperbaiki sifat fisis genteng komposit 1825.00 1830.00 1835.00 1840.00 1845.00 1850.00 1855.00 1860.00 1865.00 1870.00 1875.00 80:0 79:1 78:2 77:3 76:4 75:5 K er apatan kgm 3 Grafik Kerapatan-Komposisi Pasir:Serat Komposisi Pasir: Serat Universitas Sumatera Utara polimer yang dihasilkan, namun jika serat yang digunakan sudah melebihi batas maksimal maka komposit yang dihasilkan akan rusak. Dalam penelitian ini standar yang digunakan mengacu pada spesifikasi sebuah genteng polimer komersil dari Ukraina dengan kerapatan sebesar 1500 kgm 3 . Sedangkan nilai kerapatan genteng polimer yang dihasilkan berkisar antara 1840 kgm 3 sampai dengan 1870 kgm 3 . Ini artinya kerapatan yang diperoleh dalam penelitian ini jauh lebih besar dibandingkan nilai acuan tersebut.

4.1.2 Daya Serap Air

Fungsi genteng adalah melindungi bangunan dari panas dan hujan. Oleh karenanya daya serap air merupakan parameter penting dalam perancangan sebuah genteng. Genteng yang ideal adalah genteng dengan daya serap air yang minimum. Data hasil pengujian dihitung menggunakan Persamaan 2.7 dan diperoleh daya serap air seperti dalam Lampiran 2. Data daya serap air rata-rata dapat dilihat dalam tabel 4.2 berikut ini. Tabel 4.2. Nilai rata-rata daya serap air genteng komposit polimer No mor Sampel Persentase Berat Polipropilen : Aspal : Pasir : Serat Nanas Rata-rata Daya Serap Air 1 10 : 10 : 80 : 0 0,43 2 10 : 10 : 79 : 1 0,57 3 10 : 10 : 78: 2 0,71 4 10 : 10 : 77 : 3 0,71 5 10 : 10 : 76 : 4 0,72 6 10 : 10 : 75 : 5 0,87 Universitas Sumatera Utara Gambar 4.2 Grafik Daya Serap Air-Komposisi Pasir:Serat Berdasarkan Gambar 4.2 di atas dapat dilihat daya serap air berkisar antara 0,43 sampai 0,87. Jika dibandingkan dengan genteng polimer Ukraina yang daya serap airnya 0,6 maka sampel 1 dan 2 masih memenuhi syarat, namun jika dibandingkan dengan SNI untuk genteng beton, semua sampel masih memnuhi syarat yaitu di bawah 10. Daya serap air maksimum dimiliki oleh komposisi 75:5. Hal ini disebabkan banyaknya rongga-rongga yang terjadi akibat penambahan serat nanas, yang dapat menjadi reservoir air bebas di dalam komposit. 4.2 SIFAT MEKANIK GENTENG KOMPOSIT POLIMER 4.2.1 Kekuatan Tarik Data hasil pengujian kuat tarik spesimen dihitung menggunakan Persamaan 2.11. Data hasil pengujian dan perhitungan selengkapnya disajikan dalam pada Lampiran 3 dan nilai kekuatan tarik rata-rata ditampilkan dalam Tabel 4.3 berikut ini. 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 80:0 79:1 78:2 77:3 76:4 75:5 D ay a S er ap A ir Komposisi Pasir:Serat Grafik Daya Serap Air - Komposisi Pasir: Serat Universitas Sumatera Utara Tabel 4.3 Nilai rata-rata kuat tarik Nomor Sampel Persentase Berat Polipropilen : Aspal : Pasir : Serat Nanas Rata-rata Kekuatan Tarik kgfcm 2 Rata-rata Kekuatan Tarik MPa 1 10 : 10 : 80 : 0 8,32 0,82 2 10 : 10 : 79 : 1 32,22 3,16 3 10 : 10 : 78: 2 53,32 5,23 4 10 : 10 : 77 : 3 75,98 7,45 5 10 : 10 : 76 : 4 118,40 11,61 6 10 : 10 : 75 : 5 77,36 7,59 Gambar 4.3 Grafik Uji Tarik-Komposisi Pasir:Serat Dari Gambar 4.3 di atas dapat dilihat kuat tarik terendah pada sampel pertama yaitu sampel yang terdiri dari polipropilen, aspal, dan pasir tanpa menggunakan serat nanas, kuat tarik yang di dapat adalah 8,32 kgfcm 2 . Penambahan serat sebanyak 1 sampel 2 kuat tarik meningkat menjadi 32,22 kgfcm 2 dan 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 80:0 79:1 78:2 77:3 76:4 75:5 Rat a -Rat a K u at T ar ik Grafik Uji Tarik Komposisi Pasir : Serat Universitas Sumatera Utara kekuatan tarik terbesar diperoleh pada komposisi serat 5, kenaikan mencapai 118,40 kgfcm 2 dan kembali melemah pada sampel 6. Berdasarkan Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa komposisi serat memberi pengaruh terhadap sifat mekanik terutama kuat tarik. Kenaikan nilai kekuatan tarik berbanding lurus dengan jumlah serat yang digunakan, semakin tinggi fraksi volume serat, maka kekuatan tariknya semakin tinggi, karena semakin banyak serat yang digunakan maka semakin banyak komponen penguat untuk menahan beban, tetapi peningkatan fraksi volume serat mempunyai batas maksimum, apabila serat yang digunakan melebihi batas maksimum maka kekuatan tariknya akan menurun, hal ini disebabkan tingkat pembasahan matrik terhadap serat berkurang yang mengakibatkan melemahnya kemampuan matrik mengikat serat. Kekuatan perekatan matrik sangat berpengaruh terhadap kekuatan komposit, jika ikatan matrik dan serat sempurna, maka kekuatan komposit ditentukan oleh kekuatan seratnya, adanya adhesi yang kuat antara matrik dan serat membuat bidang antar muka menjadi kuat. selain itu arah serat juga merupakan hal penting dalam penguatan komposit, karena arah serat berkaitan erat dengan penyebaran gaya yang bekerja pada komposit.

4.2.2 Kuat Lentur

Kuat lentur merupakan kemampuan benda terhadap pembebanan maksimum persatuan luas. Data hasil pengukuran dapat dihitung kekuatan lentur menggunakan Persamaan 2.8. Data hasil penelitian selengkapnya disajikan dalam pada Lampiran 4 dan nilai kuat lentur rata-rata disajikan dalam Tabel 4.4 berikut ini. Universitas Sumatera Utara Tabel. 4.4 Nilai rata-rata kuat lentur Nomor Sampel Persentase Berat Polipropilen : Aspal : Pasir : Serat Nanas Rata-rata Kuat Lentur kgfcm 2 Rata-rata Kuat Lentur MPa 1 10 : 10 : 80 : 0 32,01 3,14 2 10 : 10 : 79 : 1 85,25 8,36 3 10 : 10 : 78: 2 94,70 9,29 4 10 : 10 : 77 : 3 106,6 10,47 5 10 : 10 : 76 : 4 107,8 10,51 6 10 : 10 : 75 : 5 89,83 8,81 Dari hasil penelitian diperoleh kuat lentur yang paling tinggi pada sampel 5 dengan fraksi berat serat nanas 4 yaitu sebesar 107,18 kgfcm 2 atau sama dengan 10,51 MPa dan nilai kuat lentur terendah diperoleh pada sampel 6, yaitu 89,83 kgfcm 2 sama dengan 8,81 MPa. Gambar 4.4 Grafik Uji Lentur-Komposisi Pasir:Serat 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 80:0 79:1 78:2 77:3 76:4 75:5 Rat a- Rat a K u at T ek an kgf cm 2 Grafik Uji Lentur Komposisi Pasir : Serat Universitas Sumatera Utara Berdasarkan Gambar 4.4 di atas maka dapat dilihat bahwa pertambahan kekuatan lentur spesimen sangat dipengaruhi oleh komposisi material penyusun. Pada sampel 1 yang tidak diperkuat serat diperoleh hasil uji spesimen kuat lentur sebesar 32,01 kgfcm 2 . Untuk sampel 2 sampai sampel 5 kekuatan cenderung meningkat, penambahan kekuatan ini seiring dengan bertambahnya jumlah serat nanas yang digunakan. Ini artinya penempatan serat nanas secara kontinu dan searah dapat menambah kekuatan lentur material komposit hingga 107,18 kgcm 2 Untuk sampel 6 dengan fraksi berat serat nanas sebesar 5 mengalami penurunan kekuatan menjadi 89,83 kgcm 2 . Kuat lentur tertinggi yang diperoleh dari penelitian ini adalah 107,18 kgcm 2 atau sama dengan 10,50 MPa, nilai ini lebih tinggi dibandingkan kuat lentur genteng komersil yaitu sebesar 10 MPa. Nilai uji lentur selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 4.

4.2.3. Kuat Impak

Data hasil pengukuran dapat dihitung kekuatan impak menggunakan Persamaan 2.10. Data hasil penelitian selengkapnya disajikan dalam pada Lampiran 5 dan nilai kuat lentur rata-rata disajikan dalam Tabel 4.5 berikut ini. Tabel 4.5 Nilai rata-rata kuat impak Nomor Sampel Persentase Berat Polipropilen : Aspal : Pasir : Serat Nanas Rata-rata Kuat Impak Jcm 2 Rata-rata Kuat Impak kJm 2 1 80:0 0,15 1,47 2 79:1 0,94 9,44 3 78:2 1,25 12,48 4 77:3 1,55 15,53 5 76:4 2,63 26,27 6 75:5 0,80 7,97 Universitas Sumatera Utara Data hasil pengujian dan perhitungan menunjukkan adanya kenaikan kekuatan setiap penambahan jumlah serat yang digunakan. Hasil pengujian kuat impak sampel 1 tanpa serat adalah 1,47 kJm 2 . Peningkatan kekuatan terjadi pada sampel 2 sampai 5, namun kekuatan kembali menurun pada sampel 6. Kekuatan tertinggi dihasilkan pada spesimen uji sampel 5 yaitu sebesar 26,27 kJm 2 . dan yang terendah didapat dari spesimen uji sampel 1 tanpa serat sebesar 1,47 kJm 2 . Pada sampel 6 kekuatan impak menurun dikarenakan penggunaan serat yang banyak mengakibatkan ikatan antara matrik dan serat melemah, kurangnya tingkat pembasahan matrik terhadap serat mengakibatkan banyak serat yang terlepas dari matrik debonding. Gambar 4.5 Grafik Kuat impak - komposisi material Gambar 4.5 menunjukkan adanya hubungan antara fraksi berat serat dengan kekuatan impak. Kekuatan impak bertambah sejalan dengan penambahan 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 80:0 79:1 78:2 77:3 76:4 75:5 K u at Im p ak k Jm 2 Grafik Uji Impak Komposisi Pasir : Serat Universitas Sumatera Utara komposisi serat, hal ini sesuai dengan fungsi keberadaan serat sebagai penguat atau penahan beban. Nilai uji lentur selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 5.

4.3 TITIK BAKAR DAN TITIK NYALA

Dari data pengujian nyala genteng polimer didapatkan sampel yang paling cepat menyala adalah sampel 6 yaitu hanya 4,33 detik dan yang paling lama yaitu sampel 1 yaitu 8,33 detik. Hal ini sesuai dengan sifat polimer yang sangat mudah menyala. Data selengkapnya disajikan dalam grafik dibawah ini. Gambar 4.6 Grafik kemampuan nyala genteng komposit polimer Dari data yang dihasilkan pada pembakaran spesimen, maka diidentifikasi bahwa bahan genteng komposit polimer menggunakan polipropilen, aspal, pasir, dan serat nanas sebagai bahan penguat termasuk ke dalam material yang habis terbakar sendiri. Karena rata-rata persentase pada variasi serat menunjukkan rata- rata kemampuan nyala pada waktu 6,3 detik. Dari Gambar 4.6 di atas dapat dilihat komposit dari spesimen yang paling lama menyala adalah pada persentase serat nanas 0 sampel 1 yaitu 8,33 detik. 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 80:0 79:1 78:2 77:3 76:4 75:5 W ak tu Nyala De tik Grafik Waktu Nyala Komposisi Pasir : Serat Universitas Sumatera Utara Jarak bakar adalah panjang spesimen yang terbakar setelah waktu 30 detik. Dari hasil pengujian diperoleh data rata-rata jarak bakar genteng komposit polimer seperti dalam grafik di bawah ini: Gambar 4.7 Grafik Jarak Bakar Genteng Polimer Dari Gambar 4.7 dapat dilihat jarak bakar tertinggi diperoleh pada spesimen yang tidak menggandung serat sampel 2 dan 4 yaitu 20 mm, sedangkan untuk sampel yang lain adalah sekitar 19,67 mm. Berdasarkan data hasil penelitian, karakteristik terbaik dari genteng komposit polimer yang dihasilkan baik dari uji fisis, uji mekanik dan uji termal diperoleh pada sampel 5 dengan perbandingan komposisi polipropilen, aspal, pasir dan serat nanas masing-masing 10 : 10 : 76 : 4. Setelah dilihat dengan menggunakan mikroskop perbesaran 135 kali, genteng dengan serat 4 permukaannya terlihat lebih berongga dibandingkan dengan genteng tanpa serat. Nilai uji nyala dan titik bakar selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 6. 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 24.00 80:0 79:1 78:2 77:3 76:4 75:5 jar ak B ak ar Rat a -Rat a mm Grafik Jarak Bakar Komposisi Pasir : Serat Universitas Sumatera Utara

4. 4 PENGUJIAN TERHADAP SAMPEL DENGAN ORIENTASI SERAT

Orientasi serat berdampak langsung pada distribusi tegangan antara matrik dan serat. Kontribusi serat terhadap sifat-sifat komposit akan maksimum jika arah pembebanan maksimum searah dengan arah serat. Data hasil penelitian tentang pengaruh orientasi sudut serat terhadap karakteristik genteng dapat dilihat dalam Tabel 4.6 berikut ini: Tabel 4.6 Data karakteristik genteng komposit polimer berdasarkan sudut orientasi serat Besaran Sudut Orientasi Serat Nanas o sampel No. 1 45 o sampel No. 2 90 o sampel No. 3 Kerapatan gcm 3 1,85 1,85 1,86 Daya Serap Air 0,72 0,72 0,73 Kuat Tarik kgfcm 2 118,4 5,7 2,1 Kuat Lentur kgfcm 2 107,18 15,58 21,23 Kuat Impak kJ m 2 Waktu Bakar s Jarak Bakar mm 26,27 5 20 2,2 5 20 1,25 5 20 Berdasarkan data dalam Tabel 4.6 di atas, maka dapat diplot grafik seperti di bawah ini: Universitas Sumatera Utara Gambar 4.8 Grafik Kerapatan Untuk Variasi Orientasi Sudut Berdasarkan Gambar 4.8 di atas memperlihatkan bahwa sifat fisis genteng komposit polimer tidak banyak mengalami perubahan akibat adanya perubahan sudut orientasi serat nanas. Kerapatan yang diperoleh pada sampel 0 o dan 45 o adalah sama, namun untuk sampel dengan orientasi sudut 90 o kerapatannnya naik. Nilai kerapatan untuk variasi sudut 45° dan 90° selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 7. Gambar 4.9 Grafik daya serap air untuk variasi orientasi sudut 1844 1846 1848 1850 1852 1854 1856 1858 1860 1862 1 2 3 K er ap at an k gm 3 Grafik Kerapatan Nomor Sampel 0.714 0.716 0.718 0.72 0.722 0.724 0.726 0.728 0.73 0.732 1 2 3 Daya S er ap Air Grafik Daya Serap Air Nomor Sampel Universitas Sumatera Utara Dari Gambar 4.9 dapat dilihat daya serap air yang dihasilkan pada ketiga sampel memperlihatkan tidak ada perubahan yang signifikan, daya serap air yang diperoleh untuk sampel 0 o dan 45 o adalah sama, namun untuk sampel dengan orientasi sudut 90 o daya serap airnya meningkat menjadi 0,73. Hal ini disebabkan oleh kesalahan dalam pembuatan sampel, ketidakhomogenan campuran bisa menyebabkan terjadinya cacat pada sampel. Nilai daya serap air untuk variasi sudut 45° dan 90° selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 8. Untuk sifat mekanik dapat dilihat dari Gambar 4.10, 4.11, dan 4.12. Dari grafik dapat dilihat bahwa arah orientasi sudut serat nanas memberi pengaruh terhadap karakteristik genteng yang dihasilkan terutama sifat mekaniknya. Penyebaran gaya yang bekerja pada komposit dipengaruhi oleh arah orientasi serat. Kekuatan maksimal komposit berada apabila arah serat sama dengan arah pembebanan. Kekuatan genteng yang paling rendah didapat pada sudut orientasi 90 o . Hal ini dikarenakan arah serat yang tegak lurus terhadap pembebanan komposit sebenarnya tidak mempunyai ikatan kimia dengan matrik melainkan hanya ikatan secara fisika atau ikatan antar muka sehingga energi yang ditransfer oleh matrik tidak mampu diteruskan oleh serat. Sesuai dengan persamaan 2.1, pertambahan sudut orientasi serat menyebabkan penurunan kekuatan komposit. Gambar 4.10 Grafik Kuat Tarik Untuk Variasi Orientasi Sudut 20 40 60 80 100 120 140 0⁰ ⁰ 90⁰ kgf cm 2 Grafik Kuat Tarik Untuk Variasi Orientasi Sudut Universitas Sumatera Utara Gambar 4.11 Grafik Kuat Lentur Untuk Variasi Orientasi Sudut Gambar 4.12 Grafik Kuat Impak Untuk Variasi Orientasi Sudut Nilai kekuatan mekanik untuk variasi sudut 45° dan 90° selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 9, 10, dan 11. 20 40 60 80 100 120 0⁰ ⁰ 90⁰ kgf cm 2 Grafik Kuat Lentur Untuk Variasi Orientasi Sudut 5 10 15 20 25 30 0⁰ ⁰ 90⁰ kJ m 2 Grafik Kuat Impak Untuk Variasi Orientasi Sudut Universitas Sumatera Utara Gambar 4.13 Grafik hubungan orientasi serat dengan sifat termal Untuk sifat termal dapat dilihat dari grafik di atas bahwa orientasi sudut serat hampir tidak berpengaruh terhadap sifat termal genteng polimer yang dihasilkan.

4.5. ANALISIS HASIL PENGUJIAN DENGAN SCANNING ELECTRON MYCROSCOPE SEM